Установка для получения биогаза Советский патент 1992 года по МПК C02F11/04 

Изобретение относится к устройствам для микробиологической ферментации ор- ганических веществ и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве для обогащения навоза, а также может быть применено для очистки сточных вод.

Известна установка для получения био- газа,включающая реактор,выполненный в виде сферы, загрузочные и газоотводящие, а также выгрузочный трубопроводы.

Недостатком известной конструкции является то, что исходный навоз, содержащий в себе кислород, смешивается со сбраживаемым навозом по всему объему реактора. Отсутствует в установке блокирование перемешивания сбраживаемого навоза с его нагревом, ввиду чего сбраживаемый навоз нагревается неравномерно по всему объему реактора, при этом исходный навоз нагревается за счет дополнительной энергии и не используется тепловая энергия выгружаемого навоза. Вращающийся реактор снижает надежность работы, что увеличивает общие затраты на переработку навоза.

VI

ю

Јь

о о

VI

Цель изобретения - повышение производительности по выработке метаносодер- жащего газа и надежности работы установки, а также уменьшение энергозатрат на собственные нужды,

Поставленная цель достигается тем, что в установке для получения биогаза, включающей реактор, загрузочные, выгрузные трубопроводы и газоотводящий трубопровод, реактор установлен неподвижно, снабжен выдерживателями, разделителем объема биомассы и рекуператором, при этом вы- держиватели установлены между стенкой реактора и разделителем объема биомассы, а последний установлен над реактором и нижней частью полости реактора и сообщен с полостью рекуператора для сброженного навоза посредством выгрузного трубопровода, установленного соосно с разделителем биомассы, а с полостью рекуператора исходного навоза двумя загрузочными трубопроводами.

Кроме того, разделитель объема биомассы выполнен в виде трубы с двойными стенками, а нижняя часть разделителя био- массы снабжена трубками, размещенными тангенциально относительно внутренней стенки и на различных уровнях.

Верхняя часть разделителя объема биомассы выполнена в виде шарового сегмен- та, а выдерживатели выполнены в виде прямоугольной призмы с сегментным основанием и рекуператор выполнен в виде шарового слоя.

В установке реактор установлен непод- вижно, что позволяет увеличить надежность работы реактора, так как отсутствует износ опоры, уплотняющие манжеты, промежуточные механизмы и приводной двигатель.

Выдерживатели установлены между стенкой реактора и разделителем объема биомассы, чем достигается поэтапная переработка навоза в реакторе, при этом осуществляется внутри выдерживателя инокуляция навоза, при которой улучшает- ся теплопередача и поглощение кислорода семианаэробными микроорганизмами, а также преобразование органических веществ в органические кислоты происходит интенсивно.

Разделители объема биомассы установлены над реактором и нижней частью полости реактора, что позв.оляет осуществить возвратно-поступательную инокуляцию биомассы в реакторе через нижний торец раз- делителя биомассы, а в рекуператоре - через загрузочные и выгрузочные трубопроводы биомассы.

Реактор сообщен,с полостью рекуператора для сброженного навоза посредством

выгрузного трубопровода, установленного соосно с разделителем объема биомасса, а с полостью рекуператора исходного навоза -двумя загрузочными трубопроводами, что позволяет осуществить выгрузку сброженного навоза непосредственно для теплообмена именно в рекуператор без промежуточных емкостей и цикличную загрузку при поэтапной обработке сбраживаемого навоза в реакторе, а также обеспечивает возвратно-поступательное перемешивание в обеих полостях рекуператора одновременно с реактором.

Разделитель объема биомассы, выполненный в виде трубы с двойными стенками, позволяет сократить металлоемкость конструкции и увеличивает надежность работы реактора. Разделитель объема биомассы, разделяя реактор на две равные части, выполняет функции теплообменника, при этом увеличивается контактная площадь теплообменника с биомассой.

Верхняя часть разделителя объема биомассы выполнена в виде шарового сегмента, а нижняя часть разделителя биомассы снабжена трубками, расположенными тангенциально относительно внутренней стенки и на различных уровнях. Такое решение позволяет уменьшить металлоемкость конструкции и теплопотери в процессе брожения, так как уменьшается поверхность контакта с окружающей средой, а объем обрабатываемой биомассы остается тем же. Размещение трубок на различных уровнях камеры сбраживания обеспечивает интенсивный теплообмен и микросмешивание при инокуляции биомассы. Верхний ряд трубок выполняет функции перепускного клапана при возвратно-поступательном перемешивании.

Выдерживатели выполнены в виде прямоугольной призмы с. сегментным основанием, что позволяет осуществить в короткий промежуток времени термостатирование внутри выдерживателей, при этом увеличивается контактная поверхность, а также обеспечивается интенсивное перемешивание массы вокруг выдерживателей, выходящей из тангенциальных трубок, установленных в теплообменнике.

Рекуператор выполнен в виде шарового слоя, что уменьшает металлоемкость конструкции и теплопотери и увеличивает возможность возвратно-поступательного перемешивания.

На фиг.1 изображена установка, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - рекуператор, частичный продольный разрез; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.4.

Установка для получения биогаза включает неподвижный реактор 1, выполненный в виде сферы, разделитель 2 объема биомассы, установленный над реактором 1 и нижней частью полости 3 реактора 1, которая сообщена с полостью рекуператора 4 посредством выгрузного трубопровода 5, а также патрубком 6 для исходного навоза. Установка снабжена средствами оптимального поддержания теплового режима в ре- куператоре 1 - теплообменником 7, установленным в полости реактора 1, терморегулятором 8, погруженным в нижнюю часть полости 3 реактора 1, вакуумным насосом 9 для отсоса газообразных продуктов с патрубком 10, сообщенным с верхней частью разделителя 2 объема биомассы. В патрубке 10 установлен датчик 11 разрежения газообразных продуктов. Выдерживатели 12 и 13 расположены между стенкой реакто- ра 1 и разделителем 2 и выполнены в виде прямоугольной призмы с сегментным основанием, прямой угол которого направлен в сторону вертикальных осей тангенциальных рядов трубок 14, установленных в теплооб- меннике 7. Трубки 14 размещены на различных уровнях, верхний ряд расположен на уровне, при котором обеспечивается максимальная инокуляция сбраживаемого навоза ее макс для заданного уровня его в реакторе 1.

Между верхними частями реактора 1 и разделителем 2 для осуществления инокуляции установлены патрубки 15, электромагнитный клапан 16 и вакуумный насос 17 с программным устройством 18 и терморегулятором 8, погруженным в нижнюю часть полости 3 реактора 1. Газовая полость вы- держивателя 12 сообщена с газовой полостью реактора 1 через отверстие 19, обеспечивающее одинаковое давление в этой верхней части. Выдерживатель 13 сообщен с газовой полостью разделителя 2 биомассы через патрубки 20, обеспечивающие одинаковое давление в их верхней час- ти. Реактор 1 через выгрузной трубопровод 21 сообщен с полостью 22 сброженного навоза рекуператора 4, а загрузочные трубопроводы 23 и 24 исходного навоза, опущены из верхней части выдерживателей 12 и 13 в полость 25 исходного навоза. Эти полости сообщаются с симметрично и вертикально расположенными съемными трубками 26 теплообменника, установленными между верхней 27 и нижней емкостями для исход- ного навоза.

Установка работает следующим образом.

В рекуператоре 4 происходит предварительный нагрев исходного навоза за счет нагретого сброженного навоза. В рекуператоре 4 происходит перемешивание в обеих полостях 22 и 25 одновременно за счет перемешивания в реакторе 1 через трубопроводы 23, 24 и 21. При последующей подаче исходного навоза в рекуператоре 4 осуществляется загрузка предварительно нагретого навоза через загрузочные трубопроводы 23 и 24 в верхнюю часть выдерживателей 12 и 13, где происходит поглощение кислорода семианаэробными микроорганизмами и преобразование органических веществ в органические кислоты. После подачи исходного предварительно нагретого навоза в выдерживатели 12 и 13 начинается перемешивание (инокуляция). Одновременно с перемешиванием осуществляется подача выдержанного навоза снизу выдерживателями 12 и 13 в нижнюю полость реактора 1 в объеме, равном объему загруженного исходного предварительно нагретого навоза.

После постепенного разложения биомассы с выделением метаносодержащего газа в верхней части реактора 1 накапливается сброженный навоз, который удаляется через трубопровод 21. Инокуляция содержимого навоза в реакторе 1 и перемешивание его в рекуператоре 4 с помощью программного устройства 18, сблокированного с регулятором 8, обеспечивается в заданном интервале времени закрытием электромагнитного клапана 16 и включением вакуумного насоса 17. Последняя операция обеспечивает при этом отбор газообразных продуктов из верхней части разделителя 2. Отбираемый газ подается в верхнюю часть реактора 1 и, соответственно, в верхнюю часть выдерживателя 12 через отверстие 19, при этом в верхней части разделителя 2 и в выгрузном трубопроводе 21, а также в выдерживателе 13 поднимается масса, нагнетаемая из верхней части реактора 1 через выдерживатель 12, соединенный с емкостью 27 с патрубками 23 и 24. Когда уровень сбраживаемого навоза доходит до уровня верхних рядов трубок 14, расположенных в теплообменнике 7, начинается частичное обрушивание массы выдерживаемого навоза в выдерживателях 12 и 13.

После заданных малоамплитудных циклов программное устройство открывает электромагнитный клапан 16 и отключает вакуумный насос 17. В результате это го верхняя часть разделителя 2 биомассы через патрубок 15 сообщается с верхней частью реактора 1 и происходит полное обрушивание сбраживаемого навоза в разделителе 2 биомассы через нижний торец и тангенциальные трубки 14. Благодаря этому увеличивается теплоотбор от сброженного навоза в рекуператоре 4, предотвращается прилипание навоза к стенкам теплообменных трубок 26 и образование корки. Через заданное время цикл повторяется автоматически.

Изобретение позволяет повысить технико-экономическую эффективность установки в 2,2 раза.

Формула изобретения 1. Установка для получения биогаза, содержащая реактор, загрузочный, выгрузной и газоотводящий трубопроводы, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности по выработке метано- содержащего газа и надежности работы установки, а также уменьшения энергозатрат на собственные нужды, она снабжена установленным в центральной части реактора разделителем объема биомассы, рекуператором для сброженного навоза, а также ус0

5

0

тановленными между стенками реактора и разделителем объема биомассы выдержи- вателями с загрузочными трубопроводами, размещенными в них соосно и сообщенными с рекуператором.

2.Установка по п. 1,отличающаяся тем, что разделитель объема биомассы выполнен в виде трубы с двойными стенками.

3.Установка по п.1, от л и ч а ю ща я с я тем, что разделитель объема биомассы снабжен трубками, установленными на разной высоте нижней части его стенок и тангенциально к их поверхности.

4.Установка по п.1,отличающаяся тем, что верхняя часть разделителя объема биомассы выполнена в форме сегмента.

5.Установка по п.1,отличающаяся тем, что выдерживатели выполнены в форме прямоугольных призм с сегментным основанием.

6.Установка по п.1,отличающаяся тем, что рекуператор выполнен с крышкой и днищем сферической формы.

16 17

. / /

i /

15

Изобретение относится к устройствам для микробиологической ферментации органических веществ и может быть использовано в сельскохозяйственном производстве для обогащения навоза, а также может быть применено для очистки сточных вод. Цель изобретения - повышение производительности по выработке метаносодержащего газа и надежности работы установки, а также уменьшение энергозатрат на собственные нужды установки, Биогазовая установка имеет реактор, установленный неподвижно, и снабжена выдерживателями, разделителем объема биомассы, рекуператором. Вы- держиватели установлены между стенкой реактора и разделителем объема биомассы, а последний установлен над реактором и нижней частью полости реактора и сообщен с полостью рекуператора.для сброженного навоза посредством выгрузного трубопровода, установленного соосно с разделителем объема биомассы. Разделитель объема биомассы выполнен в виде трубы с двойными стенками, а его нижняя часть снабжена трубками, расположенными тангенциально относительно внутренней стенки и на различных уровнях. Выдержи- ватели выполнены в виде прямоугольной призмы с сегментным основанием и рекуператор выполнен в виде шарового слоя. Изобретение позволяет повысить технико- экономическую эффективность в 2,0-2,5 раза. 5 з.п.ф-лы, 5 ил. сл с

m., i

Составитель Ш. Имомов Редактор В.ПетрашТехред М.МоргенталКорректор Т. Малец

Заказ 1146ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Фиг.5